一種用于電火花鏡面加工的高端電火花油
2017-2-7 來源：浙江模德石化有限公司 作者：趙小軍，郭甲，邢丹，趙飛，詹純
摘要：介紹了一種用于電火花鏡面加工的高端電火花油，它是由十幾種環(huán)保原料組成的新一代功能冷卻介質(zhì)，其揮發(fā)流失率低，與常用的礦物性電火花油相比使用壽命提高50 %、鋼渣碳粉減少40 %，克服了普通加工液電極自損耗大、鏡面加工面積不大的通病，且在大物件粗、精加工時，縮短了25 %～33 %的精加工及修復(fù)放電加工時間。此外，該產(chǎn)品對人體皮膚的過敏刺激幾率大大降低，還提高了硬材料硬質(zhì)合金產(chǎn)品放電加工的成品率。
關(guān)鍵詞：電火花油；鏡面加工；成品率；使用壽命
電火花油是電火花成形機床的冷卻專用介質(zhì)。在20 世紀(jì)80～90 年代， 傳統(tǒng)電火花加工大多采用煤油作為加工介質(zhì)，后來在我國廣東、浙江、福建及臺灣等塑料模具發(fā)達(dá)的地區(qū)，逐漸開始使用專用的電火花油，它是一種粘度在1.5～3.0 的低粘度、溶劑型低芳香烴的CH 混合物。
目前市場上的普通電火花油品種繁雜、質(zhì)量偏低，使用后顏色易變深、變黃，有時還會有焦味、油漆味等刺鼻的異味，酸化硫化物、油泥產(chǎn)生快，會造成介質(zhì)的排屑性和積炭排除性能很快變差，無法保證長時間穩(wěn)定的加工精度， 模具的生銹風(fēng)險也大。同時，現(xiàn)有的電火花油雖然在粗加工時的加工速度相對較快，但較高的芳烴含量（5 %～26 %）對皮膚會產(chǎn)生溶解和刺激作用。隨著我國高端精密制造業(yè)、航空業(yè)對特定的新型合金材料產(chǎn)品的鏡面加工要求不斷提高，新一代高端電火花鏡面加工機床隨之問世。而現(xiàn)有的電火花油因上述固有的缺陷，無法滿足鏡面加工的需要， 也無法滿足新型復(fù)合材料、超硬合金、精細(xì)醫(yī)療模具等的電火花加工需求。為此，本團隊經(jīng)過多年的試驗及實際應(yīng)用積累，結(jié)合不同行業(yè)上百家用戶的需求，獲得了大量的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗， 解決了許多電火花加工介質(zhì)的技術(shù)缺陷，為客戶提供了一種使用后顏色不易變深、變黃，無焦味、油漆味等刺鼻異味，不易產(chǎn)生酸化硫化物和油泥，且對人體皮膚刺激較小的綠色環(huán)保型高端電火花油，滿足了市場上高端電火花機床用戶的需求。
1.產(chǎn)品的制作過程及技術(shù)特征
將添加劑原料、溶劑、保護(hù)劑、緩蝕劑、沉降添加劑、抗氧化添加劑等合成原料加入調(diào)和罐體中，進(jìn)行常溫攪拌； 再加入緩蝕硅乳膠， 攪拌均勻、脫水；在常溫下依次加入聚環(huán)氧琥珀酸、三烯丙基異氰脲酸酯等，以350 r/min 攪拌25 min，并將pH 值中和至7，即可得到電火花油成品。對所得油品取樣500 mL，分3 組進(jìn)行觀察、測試、記錄及復(fù)檢，性能測試結(jié)果見表1。
表1 高端電火花油性能測試指標(biāo)
該油品具有以下技術(shù)特征：
（1）無化工異味，加工時產(chǎn)生的煙霧無毒無臭，不刺激皮膚，不溶解機床密封系統(tǒng)，不需設(shè)置專用的排風(fēng)系統(tǒng)；適合在封閉環(huán)境中使用，有利于空氣凈化； 不含有害物質(zhì)， 符合歐盟RoHS 環(huán)保指令要求，無污染。
（2）在相同的電火花加工機床、加工參數(shù)、材質(zhì)、型腔工件及加工時間條件下分別使用1440、2880 h， 根據(jù)每480 h 記錄一次的油箱液面高度變化，從取得的3 組或6 組數(shù)據(jù)中對比記錄下劃線降低數(shù)據(jù)，可得出電火花油的使用損耗量。結(jié)果表明，該高端電火花油的揮發(fā)流失率比一般品牌產(chǎn)品低10 %～30 %。
（3）在3 款國產(chǎn)電火花加工機床上分別進(jìn)行電火花油的使用壽命測試實驗，加工條件見表2 和表3。測試結(jié)果表明，該高端電火花油的使用壽命可達(dá)5840 h 以上，而普通電火花油在相同加工條件下的使用壽命僅為一半（表4）。
（4）在上述3 款電火花加工機床上進(jìn)行電火花加工液更換前后的損耗量對比實驗， 在過濾紙裝置、冷卻系統(tǒng)完善且正常使用的情況下，該高端電火花油不需更換，只需補液添加，完全能達(dá)到循環(huán)使用的要求。該產(chǎn)品的“油渣碳粉”比普通電火花油減少了40 %。
表2 電火花油使用壽命測試實驗的加工條件
表3 電火花油使用壽命測試實驗的加工電參數(shù)
表4 電火花油使用壽命測試結(jié)果的對比
（5）該高端電火花油克服了普通電火花油電極自損耗大的通病。在進(jìn)行大物件粗、精加工時，可縮短25 %～33 %的精加工及修復(fù)放電加工時間。
（6）普通電火花油會有5 %～10 %的人對其過敏。在對該高端電火花油進(jìn)行測試的過程中，先后在深圳、蘇州、寧波、常州等地區(qū)的460 臺機床上使用，測試人員達(dá)1200 人，測試時間為10 個月。最終過敏人數(shù)僅2 例，占比約0.016 %，過敏刺激的幾率大大降低。
（7）普通電火花油存在鏡面加工面積不大的問題，而該高端電火花油在2 項測試實驗中均較好地克服了該缺陷。
實驗一： 在2 臺相同的電火花加工機床上，用該高端電火花油和普通電火花油進(jìn)行直徑30 cm、深1 mm 的加工實驗， 以達(dá)到預(yù)定的鏡面加工效果為目標(biāo)。采用標(biāo)準(zhǔn)工藝，銅打鋼；工件材料為模具鋼進(jìn)口優(yōu)質(zhì)碳素鋼S55C。在8 h 加工時間內(nèi)，高端電火花油可完成加工，而普通電火花油無法完成。
實驗二： 在2 臺相同的電火花加工機床上，用該高端電火花油和普通電火花油進(jìn)行直徑50 cm、深1 mm 的加工實驗， 以達(dá)到預(yù)定的鏡面加工效果且加工用時短為目標(biāo)。采用標(biāo)準(zhǔn)工藝，銅打鋼；工件材料為模具鋼，進(jìn)口優(yōu)質(zhì)碳素鋼S55C。使用該高端電火花油17 h 完成加工，而使用普通電火花油歷時35 h 也沒有完成。
（8）使用該高端電火花油，在北京、鄭州、秦皇島等地的3 家超硬材料生產(chǎn)企業(yè)，用300 臺電火花加工機床進(jìn)行超硬材料硬質(zhì)合金產(chǎn)品放電加工成品率的實驗。加工工藝為標(biāo)準(zhǔn)工藝，銅打合金鋼，工件直徑分別為20、30 mm。在長達(dá)2 年的生產(chǎn)加工時間內(nèi)，使用該高端電火花油的3 家企業(yè)的平均產(chǎn)品合格率由90% 提高到97.5 %。
2.產(chǎn)品技術(shù)性能
該高端電火花油不僅保持了傳統(tǒng)電火花油的優(yōu)點，且在保證安全的前提下，粘度更低；閃火點高，加工時不易起火；沸點高，不易汽化和損耗；不溶解于水，油水分離性合格；不會造成機體工件生銹對加工件不會污染、腐蝕。產(chǎn)品絕緣性高，介電率可達(dá)10×10-15，絕緣穩(wěn)定性好。產(chǎn)品的油渣碳粉減少40 %以上，這是提高機床成形效率的利器，有利于國產(chǎn)電火花加工機床與技術(shù)的升級，從而為企業(yè)進(jìn)軍高端精密制造業(yè)及新型合金材料鏡面加工市場、研發(fā)生產(chǎn)新一代高端電火花鏡面加工機床奠定基礎(chǔ)。
根據(jù)機床電柜控制系統(tǒng)的不同要求，可將該高端電火花油分為6 大類： ① DY-1 型； ② 鏡面JM系列；③ TH、TH-1、TH-2 系列；④ 輪胎行業(yè)LT 系列；⑤ 電火花毛化、磨削系列；⑥ OPS、GS 高端特制系列。這些高規(guī)格的電火花油已應(yīng)用于國內(nèi)大多數(shù)的模具骨干企業(yè)及理工類院校、研究院所和軍工企業(yè)的電加工實驗室。
3.結(jié)束語
本團隊20 多年來在海峽兩岸為近萬家模具企業(yè)提供電火花加工用油， 積累了豐富的電火花油、加工中心切削液的研發(fā)、應(yīng)用經(jīng)驗，得到了行業(yè)及用戶的一致好評，曾被中國模具工業(yè)協(xié)會授予模具行業(yè)“優(yōu)秀供應(yīng)商”的稱號。隨著精密石墨電極、高端電火花機床的普遍使用，本團隊將不斷加大研發(fā)投入，為國內(nèi)外電火花加工機床的制造企業(yè)及其產(chǎn)品研發(fā)定制出更多高規(guī)格的電火花加工用油，為中國模具工業(yè)吶喊助威，為提高中國智造的競爭力而努力奮斗。
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